9Cr2Mo輥套開裂失效分析有哪些原因？

1.輥套的技術(shù)要求

9Cr2Mo輥套外形尺寸如圖1所示，熱處理工藝過程：電爐煉鋼→鍛后球化退火→粗加工后調(diào)質(zhì)→工頻淬火，調(diào)質(zhì)硬度為241～286HBW，淬火硬度為53～56HRC，淬硬層深度≥10mm。輥套開裂處如圖2所示，裂紋為縱向延伸，擴(kuò)展深度很大。

2.理化檢驗

（1）化學(xué)成分分析

對材質(zhì)進(jìn)行成分分析，結(jié)果見附表，實測值中Si稍低于標(biāo)準(zhǔn)值，裂紋試樣中的Cr稍低于標(biāo)準(zhǔn)值、C稍高于標(biāo)準(zhǔn)值，其他基本符合9Cr2Mo化學(xué)成分要求。

表1 試樣主要成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

（2）斷口分析

斷口試樣如圖3所示，斷面平坦，沒有塑性變化顆粒，為脆性開裂。在HITCHI S-3400型掃描電鏡上對開裂面進(jìn)行微觀形貌分析和能譜分析。微觀形貌如圖4a所示，斷面有一條沿灰色覆蓋物走向的裂紋，由圖4b、4c可看到斷口表面有大量灰色覆蓋物，對此覆蓋物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖5所示，斷裂面覆蓋物主要組成元素為O、Fe、C，另外含有Cr、Mo、Si等。

（3）顯微組織分析

從開裂處橫向截取一個試樣，制備成金相試樣，在400倍顯微鏡下觀察結(jié)果如圖6所示，由表面組織圖可以看出，該組織為細(xì)針狀淬火馬氏體與網(wǎng)狀、粒狀碳化物。由基體組織圖7可以看出，該組織為回火索氏體與粒狀、網(wǎng)狀碳化物。

（4）硬度測試

使用顯微硬度計對試樣進(jìn)行顯微硬度測試，測試結(jié)果表面硬度為55～57HRC，心部硬度為44HRC，淬硬層為18mm。硬度達(dá)到技術(shù)要求，淬硬層偏深。

3.分析與討論

斷口含有大量鐵的氧化物等，非金屬夾雜嚴(yán)重，破壞了集體的整體性和連續(xù)性，斷口表面與心部組織中存在大量的粒狀、網(wǎng)狀碳化物，增加了金屬材料的脆性，降低斷裂韌性，淬火過程中加熱時間長，加熱溫度高，淬硬層偏深，形成馬氏體組織應(yīng)力大，在輥套工作受力時, 在非金屬夾雜處產(chǎn)生裂紋，裂紋沿晶界快速擴(kuò)展,導(dǎo)致輥套開裂。

4.結(jié)語

9Cr2Mo輥套開裂可以通過嚴(yán)格控制鋼水的成分和雜質(zhì)元素的含量，提高鋼水的純凈度。球化退火充分，消除網(wǎng)狀碳化物。表面淬火時，減少上下循環(huán)次數(shù)，減少加熱時間，控制淬硬層辦法加以解決。